RU2642503C2 - Method of characterizng part manufactured from composite material - Google Patents

Method of characterizng part manufactured from composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2642503C2
RU2642503C2 RU2015129071A RU2015129071A RU2642503C2 RU 2642503 C2 RU2642503 C2 RU 2642503C2 RU 2015129071 A RU2015129071 A RU 2015129071A RU 2015129071 A RU2015129071 A RU 2015129071A RU 2642503 C2 RU2642503 C2 RU 2642503C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wave
ultrasonic wave
composite material
longitudinal ultrasonic
measured
Prior art date
Application number
RU2015129071A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015129071A (en
Inventor
Жан-Ив Франсуа Роже ШАТЕЛЛЬЕ
Николя БРУССЕ-КОЛЕЛЛА
Жереми ДЮВАЛЬ
Жереми Николя МАРКИ
Анн МЕЙЕР
Original Assignee
Снекма
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2015129071A publication Critical patent/RU2015129071A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642503C2 publication Critical patent/RU2642503C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/043Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0231Composite or layered materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042Wave modes
    • G01N2291/0421Longitudinal waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/048Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: characteristics of the longitudinal ultrasonic wave passing along the path inside the part are determined, while measuring the transit time of the longitudinal ultrasonic wave transmitted by the part and measuring the transit time of the transmitted wave by observing the wave beginning.
EFFECT: providing the ability to quickly and reliably determine the parameters of parts made of the composite material.
5 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение находится в области способов характеризации деталей, изготовленных из композитного материала, в машиностроении, в частности в авиационной промышленности.The invention is in the field of methods for characterizing parts made of composite material in mechanical engineering, in particular in the aircraft industry.

Уровень техникиState of the art

Наряду с тем, что заданная деталь разрабатывается, необходимо знать содержание волокна и содержание смолы в заданной зоне детали. Чтобы это сделать, как известно, измеряют скорость распространения и затухания продольной ультразвуковой волны, проходящей через деталь.Along with the fact that a given part is being developed, it is necessary to know the fiber content and the resin content in a given area of the part. To do this, as is known, the velocity of propagation and attenuation of a longitudinal ultrasonic wave passing through the part is measured.

Одним способом измерения этих величин является использование ультразвукового преобразователя в приемопередающем режиме. Внимание тогда уделяют зоне детали, которая определяется взаимно параллельными, передней и задней поверхностями. Продольную волну направляют так, чтобы распространялась перпендикулярно двум поверхностям, частично отражаясь и, также, затухая в материале детали. Таким образом, наблюдают первый сигнал (эхо), приходящий от передней поверхности, а также второй сигнал (эхо), приходящий от задней поверхности, и называемый отраженным сигналом. Преобразователь получает отраженную волну, и, тогда, возможно путем наблюдения двух отраженных компонентов проследить и скорость распространения, и затухание волны в материале.One way to measure these values is to use an ultrasonic transducer in transceiver mode. Attention is then paid to the area of the part, which is defined by mutually parallel, front and rear surfaces. The longitudinal wave is directed so that it propagates perpendicular to two surfaces, partially reflecting and, also, attenuating in the material of the part. Thus, the first signal (echo) coming from the front surface is observed, as well as the second signal (echo) coming from the back surface, called the reflected signal. The converter receives the reflected wave, and then, by observing the two reflected components, it is possible to trace both the propagation velocity and the attenuation of the wave in the material.

Все-таки, такое решение является непригодным для материалов, которые сильно поглощают ультразвуковые волны. Это применяется, например, к трехмерным 3D тканевым композитам со структурой, которая является негомогенной и анизотропной. Для деталей промышленных толщин не видно никакого отраженного сигнала в записях, сделанных на таких материалах из-за сильного поглощения.Nevertheless, such a solution is unsuitable for materials that strongly absorb ultrasonic waves. This applies, for example, to three-dimensional 3D fabric composites with a structure that is inhomogeneous and anisotropic. For details of industrial thicknesses, no reflected signal is seen in the recordings made on such materials due to strong absorption.

Таким образом, необходимо разработать способ, пригодный для применения к деталям, изготовленным из композитных материалов, и дающий возможность характеризовать большое число деталей независимо от их толщины или их поглотительной сущности.Thus, it is necessary to develop a method suitable for application to parts made of composite materials, and making it possible to characterize a large number of parts, regardless of their thickness or their absorption essence.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение относится к способу характеризации детали, изготовленной из композитного материала, причем способ включает в себя этап определения характеристики прохождения продольной ультразвуковой волны по пути внутри детали, и отличается тем, что измеряют время прохождения волны, пропущенной деталью.The invention relates to a method for characterizing a part made of a composite material, the method including the step of determining the transmission characteristics of a longitudinal ultrasonic wave along the path inside the part, and differs in that it measures the propagation time of a wave transmitted by the part.

С помощью этой технологии преодолевается проблема, связанная с отсутствием отраженного сигнала в измерениях в приемопередаточном режиме.Using this technology, the problem associated with the absence of a reflected signal in the measurements in the transceiver mode is overcome.

Согласно преимущественной характеристике, время прохождения пропущенной волны измеряют путем наблюдения начала волны.According to an advantageous characteristic, the transmission time of a transmitted wave is measured by observing the beginning of the wave.

С помощью этой характеристики возможно игнорировать значительно усиленные проблемы фазового сдвига и деформации синусоидального сигнала используемой ультразвуковой волны, вызванные толстыми материалами, или вызванные сложной негомогенной, а также анизотропной структурой определенных композитных материалов.Using this characteristic, it is possible to ignore significantly enhanced problems of phase shift and deformation of the sinusoidal signal of the ultrasonic wave used, caused by thick materials, or caused by the complex inhomogeneous and also anisotropic structure of certain composite materials.

При осуществлении определяют скорость распространения продольной ультразвуковой волны, проходящей в детали.In the implementation, the propagation velocity of the longitudinal ultrasonic wave passing in the part is determined.

Это обеспечивает информацию, которая полезна для определения содержания волокон и содержания смолы в композитном материале, информацию, которая может быть использована в разработке исследуемой детали.This provides information that is useful for determining the fiber content and resin content in the composite material, information that can be used in the development of the investigated part.

В другом осуществлении, которое может быть скомбинировано с предыдущим осуществлением, амплитуду прошедшей волны также измеряют, для того чтобы определять затухание по всей длине или единице длины, которому подвергается продольная ультразвуковая волна при прохождении в детали.In another embodiment, which may be combined with the previous embodiment, the amplitude of the transmitted wave is also measured in order to determine the attenuation along the entire length or unit of length to which the longitudinal ultrasonic wave is subjected when passing through the part.

Это обеспечивает информацию, которая является полезной для определения содержания пор, которая может быть использована в разработке исследуемой детали.This provides information that is useful for determining the pore content, which can be used in the development of the investigated part.

Предпочтительно, измеряют время распространения ультразвуковой волны, прошедшей в отсутствие детали, в качестве времен распространения ультразвуковых волн, отраженных соответственно первой лицевой стороной детали и второй лицевой стороной детали, для того чтобы определять размер детали, пропуская продольную ультразвуковую волну, проходящую по пути в детали.Preferably, the propagation time of an ultrasonic wave transmitted in the absence of the part is measured as the propagation times of ultrasonic waves reflected respectively by the first front side of the part and the second front side of the part in order to determine the size of the part by letting the longitudinal ultrasonic wave pass along the path into the part.

С помощью этой характеристики, которая является оптимальной, лишь преимущественной, точное измерение получает размер детали, через который проходит прошедшая волна, а такой размер является довольно изменчивым в деталях, изготовленных из композитного материала, так, это может быть полезным, чтобы знать точную величину для данной детали, для конкретного пути, сопровождаемого используемой ультразвуковой волной.With this characteristic, which is optimal, only advantageous, an accurate measurement gets the size of the part through which the transmitted wave passes, and this size is quite variable in parts made of composite material, so it can be useful to know the exact value for of this part, for a particular path followed by the ultrasonic wave used.

В частности, способ осуществляется для детали, изготовленной из 3D тканевого композитного материала.In particular, the method is carried out for a part made of 3D fabric composite material.

Такие материалы являются особенно перспективными для характеризации из-за их негомогенности и из-за их анизотропии. С помощью изобретения возможно исследовать их быстро и достоверно, особенно, когда детали находятся в разработке.Such materials are especially promising for characterization because of their inhomogeneity and because of their anisotropy. Using the invention, it is possible to investigate them quickly and reliably, especially when the details are in development.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 показывает предварительное действие в контексте осуществления способа изобретения.FIG. 1 shows a preliminary action in the context of implementing the method of the invention.

Фиг. 2 показывает три стадии этапа измерения толщины, осуществляемого в изобретении.FIG. 2 shows three stages of a thickness measurement step carried out in the invention.

Фиг. 3-5 показывают сигналы, записанные во время трех стадий из Фиг. 2.FIG. 3-5 show signals recorded during the three stages of FIG. 2.

Фиг. 6 показывает стадию наблюдения прошедшей волны во время способа изобретения.FIG. 6 shows the step of observing a transmitted wave during the method of the invention.

Фиг. 7 показывает сигнал, измеренный во время стадии из Фиг. 6.FIG. 7 shows a signal measured during the step of FIG. 6.

Фиг. 8-10 показывают сигналы, полученные во время стадий из Фиг. 2-6 для проставки, изготовленной из композитного материала.FIG. 8-10 show the signals obtained during the steps of FIG. 2-6 for a spacer made of composite material.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Как показано на Фиг. 1, два плоских ультразвуковых датчика, работающих в режиме передачи, устанавливают в положение на одной прямой. Это приведение в положение на одной прямой составляет предварительную стадию E0. Датчики разделены жидкостью, такой как вода. Преобразователь 10 работает в режиме излучения, а датчик 20 в режиме приема. Сигнал, полученный датчиком 20, проходит через максимум после последовательных юстировок осей Oy и Oz, а также углов θ и ϕ.As shown in FIG. 1, two flat ultrasound transducers operating in transmission mode are set to a straight line. This alignment on one straight line constitutes the preliminary stage E0. The sensors are separated by a liquid, such as water. The converter 10 operates in a radiation mode, and the sensor 20 in a reception mode. The signal received by the sensor 20 passes through a maximum after successive adjustments of the Oy and Oz axes, as well as the angles θ and ϕ.

На Фиг. 2 представлено измерение толщины материала исследуемой детали, обозначенной 30. Это измерение должно быть с точностью до одного микрометра.In FIG. Figure 2 shows a measurement of the thickness of the material of the test piece, labeled 30. This measurement should be accurate to one micrometer.

Первая стадия Е1 состоит в измерении времени прохождения волны, прошедшей через воду между двумя преобразователями 10 и 20, в отсутствие детали. Вторая стадия состоит в измерении времени прохождения волны, отраженной первой лицевой поверхностью, обозначенной 31, детали 30, преобразователем 10, работающим как приемопередатчик, обращенным к поверхности 31. Третья стадия состоит в измерении времени прохождения волны, отраженной второй поверхностью, обозначенной 32, детали 30, преобразователем 20, работающим, в свою очередь, как приемопередатчик, и обращенным к поверхности 32.The first stage E1 consists in measuring the propagation time of a wave passing through water between two transducers 10 and 20, in the absence of a part. The second stage consists in measuring the propagation time of the wave reflected by the first front surface designated 31, part 30, by a transducer 10 operating as a transceiver facing the surface 31. The third stage consists in measuring the propagation time of the wave reflected by the second surface, designated 32, part 30 , the Converter 20, working, in turn, as a transceiver, and facing the surface 32.

Время распространения измеряют в каждом случае путем наблюдения начала сигнала, а не дуги сигнала. Это делает возможным для оператора игнорировать любое явление, связанное с возможным фазовым сдвигом сигнала. Конкретно, в присутствии многих отражений появляются фазовые сдвиги. Это также случается, когда после отражения сигнал изменяется по направлению. Форма дуг сигнала модифицируется, и трудно получать точную величину времени распространения. Вот почему предлагается измерять сигнал путем наблюдения исключительно начала сигнала.The propagation time is measured in each case by observing the beginning of the signal, and not the arc of the signal. This makes it possible for the operator to ignore any phenomenon associated with a possible phase shift of the signal. Specifically, in the presence of many reflections, phase shifts appear. This also happens when, after reflection, the signal changes direction. The shape of the signal arcs is modified, and it is difficult to obtain the exact value of the propagation time. That is why it is proposed to measure the signal by observing exclusively the beginning of the signal.

Поскольку скорость распространения волны в воде Vwater является известной, то возможно путем вычитания получать толщину детали из стадий El, E2 и E3, путем использования формулы X2=(tХ1+Х2+Х3-tX3-tХl)×Vwater, где Х1 – расстояние между преобразователем 10 и поверхностью 31, Х2 – толщина детали в точке воздействия пучка, а Х3 – расстояние между преобразователем 20 и поверхностью 32, и где tХ1+Х2+Х3, tХl и tX3 являются временами прохождения, измеренными во время стадий Е1, Е2 и Е3 соответственно.Since the wave propagation velocity V water in the water is known, it is possible to obtain by subtracting the thickness of the part of the steps El, E2 and E3, using the formula X 2 = (t X1 + X2 + x3 t X3- t XL) × V water, where X1 is the distance between transducer 10 and surface 31, X2 is the thickness of the part at the point of beam exposure, and X3 is the distance between transducer 20 and surface 32, and where t X1 + X2 + X3 , t Xl and t X3 are the transit times measured during stages E1, E2 and E3, respectively.

Фиг. 3-5 показывают графики, отображенные во время стадий Е1, Е2 и Е3, соответственно, с водой при 22°C, волной с частотой 5 мегагерц (МГц) (дающей скорость распространения 1486,45 метров в секунду (м/с) в воде), для проставки, имеющей толщину 76,20 миллиметров (мм) и изготовленной из титана TA6V. Время прохождения волны измеряют на основе начала волны, данных соответствующими ссылками 100, 119 и 120.FIG. 3-5 show graphs displayed during stages E1, E2 and E3, respectively, with water at 22 ° C, a wave with a frequency of 5 megahertz (MHz) (giving a propagation speed of 1486.45 meters per second (m / s) in water ), for a spacer having a thickness of 76.20 millimeters (mm) and made of titanium TA6V. The wave propagation time is measured based on the start of the wave given by the corresponding references 100, 119 and 120.

Получены следующие результаты:The following results were obtained:

tХ1+Х2+Х3 92,72 микросекунды (мкс)t X1 + X2 + X3 92.72 microseconds (μs)

tX3 = 2,98/2 = 26,49 мксt X3 = 2,98 / 2 = 26.49 ms

tХl = 26,49/2 = 14,97 мксt Xl = 26.49 / 2 = 14.97 μs

Х2 = (tХ1+Х2+Х3-tХ3-tХ1)Vwater X2 = (t X1 + X2 + X3 -t X3 -t X1 ) V water

Х2 = (92,72 10-6 – 26,49 10-6 – 14,97 10-6) 1486,54X2 = (92.72 10 -6 - 26.49 10 -6 - 14.97 10 -6 ) 1486.54

X2 = 76,20 ммX2 = 76.20 mm

Толщина, измеренная толщиномером, составляет в действительности 76,20 мм, т.е. 3".The thickness measured by the thickness gauge is actually 76.20 mm, i.e. 3 ".

Фиг. 6 показывает стадию Е4, во время которой наблюдается волна, пропущенная деталью 30. Таким образом, преобразователь 10 является работающим в режиме излучения, наряду с тем, что преобразователь 20 является работающим в режиме приема. Падающая волна обозначена 40 на фигуре, волна, распространяющаяся в детали 30, обозначена 41, а прошедшая волна обозначена 42.FIG. 6 shows a step E4 during which a wave transmitted by part 30 is observed. Thus, the transducer 10 is operating in a radiation mode, while the transducer 20 is operating in a receiving mode. The incident wave is indicated by 40 in the figure, the wave propagating in the part 30 is indicated by 41, and the transmitted wave is indicated by 42.

Время прохождения волны в детали 30 выражается в виде t'Х2 = t-(tХ1+tХ3). Зная Х2, как определено заранее, скорость распространения волны в материале выражается в виде Vmaterial = Х2/t'Х2.The wave propagation time in the part 30 is expressed as t ' X2 = t- (t X1 + t X3 ). Knowing X2, as defined in advance, the wave propagation velocity in the material is expressed as V material = X2 / t ' X2 .

Фиг. 7 показывает сигнал, наблюдаемый во время стадии Е4 для пространственной проставки толщиной 76,20 мм, изготовленной из титана (TA6V), даже с волной при 5 МГц. Время прохождения волны измеряют на основе начала волны, обозначенного 130.FIG. 7 shows the signal observed during stage E4 for a spatial spacer 76.20 mm thick made of titanium (TA6V), even with a wave at 5 MHz. The wave propagation time is measured based on the start of the wave indicated by 130.

Полученные величины являются следующими:The values obtained are as follows:

t = 53,80 мксt = 53.80 μs

t'Х2 = (53,80 10-6 – 26,49 10-6 – 14,97 10-6)t ' X2 = (53.80 10 -6 - 26.49 10 -6 - 14.97 10 -6 )

t'Х2 = 12,34 мксt ' X2 = 12.34 μs

V=76,20 10-3/l2,34 10-6 V = 76.20 10 -3 / l2.34 10 -6

И, в конце концов, численное значение скорости составляет V = 6175,04 м/с. Эта величина подтверждена с помощью обычного измерения скорости распространения, для того чтобы проверить достоверность результатов способа.And, in the end, the numerical value of the velocity is V = 6175.04 m / s. This value is confirmed using a conventional measurement of the propagation velocity in order to verify the reliability of the results of the method.

Фиг. 8-10 показывают сканограммы, полученные для стадий Е2, Е3 и Е4 для композитной ступенчатой проставки, имеющей толщину 47,09 мм с излучением преобразователя с 1 МГц. Время прохождения волны измерено на основе начал волн, данных соответствующими ссылками 140, 150 и 160.FIG. 8-10 show the scans obtained for stages E2, E3, and E4 for a composite stepped spacer having a thickness of 47.09 mm with transducer radiation from 1 MHz. The wave propagation time is measured based on the wave beginnings given by the corresponding references 140, 150 and 160.

Полученные величины являются следующими:The values obtained are as follows:

tХ1+Х2+Х3 = 90,22 мксt X1 + X2 + X3 = 90.22 μs

t = 74,90 мксt = 74.90 μs

tX3 = 52,42/2 = 26,41 мксt X3 = 52.42 / 2 = 26.41 μs

tХl = 64,68/2 = 32,34 мксt Xl = 64.68 / 2 = 32.34 μs

Х2 = (tХ1+Х2+Х3-tХ3-tХ1)Vwater X2 = (t X1 + X2 + X3 -t X3 -t X1 ) V water

Х2 = (90,22 10-6 – 26,21 10-6 – 32,34 10-6) 1486,54X2 = (90.22 10 -6 - 26.21 10 -6 - 32.34 10 -6 ) 1486.54

Х2 = 31,67 10-6 1488,76X2 = 31.67 10-6 1488.76

X2 = 47,078 ммX2 = 47.078 mm

t'Х2 = t - (tХ1 + tХ3)t ' X2 = t - (t X1 + t X3 )

t'X2 = (74,90 10-6 – 26,21 10-6 – 32,34 10-6)t ' X2 = (74.90 10 -6 - 26.21 10 -6 - 32.34 10 -6 )

t'Х2 = 16,35 мксt ' X2 = 16.35 μs

Vcomposite = X2/t'Х2 V composite = X2 / t ' X2

Vcomposite = 47,078 10-3/16,35 10-6 V composite = 47.078 10 -3 / 16.35 10 -6

И, в конце концов, численное значение скорости составляет Vcomposite = 2879,4 м/с.And, in the end, the numerical value of the velocity is V composite = 2879.4 m / s.

Затем внимание уделено затуханию продольной волны в материале.Then attention is paid to the attenuation of the longitudinal wave in the material.

Выражение для амплитуды волны, прошедшей от излучателя к приемнику, записывается как следующее: Y1 = Amaxe-α1(Х1+Х2+Х3), где Амах представляет максимальную амплитуду на поверхности преобразователя, и α1 представляет собой затухание волны в воде.The expression for the amplitude of the wave transmitted from the emitter to the receiver is written as follows: Y 1 = A max e - α 1 (X1 + X2 + X3 ), where A max represents the maximum amplitude on the surface of the transducer, and α 1 represents the attenuation of the wave in water.

Выражение для амплитуды волны, прошедшей от излучателя к приемнику после прохождения через материал, записано как следующее: Y2 = Amaxe-α1(Х1+Х3)e-α2Х2t12t21, где α2 представляет собой затухание волны в материале, t12 является коэффициентом амплитудного пропускания от воды к материалу, а t21 является коэффициентом амплитудного пропускания от материала к воде.The expression for the amplitude of the wave transmitted from the transmitter to the receiver after passing through the material is recorded as the following: Y 2 = A max e - α 1 (X1 + X3) e - α 2X2 t 12 t 21, wherein α 2 is the wave attenuation in material, t 12 is the coefficient of amplitude transmittance from water to material, and t 21 is the coefficient of amplitude transmittance from material to water.

Выражение для продукта t12t21 является функцией акустического импеданса материала Z2 = ρ2V2 и акустического импеданса воды Z1 = ρ1V1. В выражении акустического импеданса ρ представляет плотность и V представляет скорость распространения продольной волны с обсуждаемой частотой.The expression for the product t 12 t 21 is a function of the acoustic impedance of the material Z 2 = ρ 2 V 2 and the acoustic impedance of water Z 1 = ρ 1 V 1 . In terms of acoustic impedance, ρ represents the density and V represents the propagation velocity of the longitudinal wave with the frequency discussed.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

Амплитудное отношение Y1/Y2 записывается как следующее:The amplitude ratio Y 1 / Y 2 is written as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

Из которой возможно вывести выражение для затухания в материале:From which it is possible to derive an expression for attenuation in a material:

Figure 00000004
Figure 00000004

Первое осуществление относится к проставке из композитного материала, имеющего толщину 47,09 мм, использующему волну с 2,25 МГц.The first embodiment relates to a spacer made of a composite material having a thickness of 47.09 mm using a wavelength of 2.25 MHz.

Численные значения для этого осуществления являются следующими:The numerical values for this implementation are as follows:

ρ2 = 1525, 71 килограмм на кубический метр (кг/м3)ρ 2 = 1525, 71 kilograms per cubic meter (kg / m 3 )

V2 = 2946,75 м/сV 2 = 2946.75 m / s

Z2 = 4,39316 мегаом на переменном токе (MΩac)Z 2 = 4.39316 megaohms on alternating current (MΩac)

ρwater = 997.77 кг/м3 ρ water = 997.77 kg / m 3

Vwater = I486,54 м/cV water = I486.54 m / s

Zwater = 1,48322 MΩacZ water = 1.48322 MΩac

t12 t21 = 0,75478t 12 t 21 = 0.75478

Х2 = 47,078 мм (точное ультразвуковое измерение)X 2 = 47.078 mm (accurate ultrasonic measurement)

Y1 = 643,2 милливольт (мВ)Y 1 = 643.2 millivolts (mV)

Y2 = 15,885 мВY 2 = 15.885 mV

αwater2,25Мгц = 0,972 непера на метр (Нп/м)α water2.25MHz = 0.972 neper per meter (Np / m)

α2 = 73,61 Нп/м.α 2 = 73.61 H / m.

Второе осуществление относится к проставке из композитного материала, имеющей толщину 47,09 мм, использующее волну с 1 МГц.The second embodiment relates to a spacer made of a composite material having a thickness of 47.09 mm using a wavelength of 1 MHz.

ρ2 = 1525,71 кг/м3 ρ 2 = 1525.71 kg / m 3

V2 = 2879,39 м/сV 2 = 2879.39 m / sec

Z2 = 4,39311 MΩacZ 2 = 4.39311 MΩac

ρwater = 997,77 кг/м3 ρ water = 997.77 kg / m 3

Vwater = I486,54 м/cV water = I486.54 m / s

Zwater = 1,48322 MΩacZ water = 1,48322 MΩac

t12t21 = 0,75479t 12 t 21 = 0.75479

Х2 = 47,078 мм (точное ультразвуковое измерение)X 2 = 47.078 mm (accurate ultrasonic measurement)

Y1 = 370,25 мВY 1 = 370.25 mV

Y2 = 16,395 мВY 2 = 16.395 mV

αwater1Мгц = 0,682 Нп/мα water1MHz = 0.682 Np / m

α2 = 60,92 Нп/м.α 2 = 60.92 Np / m.

Изобретение не ограничивается описанными реализациями, а распространяется на любой вариант в пределах объема формулы изобретения.The invention is not limited to the described implementations, but extends to any option within the scope of the claims.

Claims (5)

1. Способ характеризации детали, изготовленной из композитного материала (30), причем способ содержит этап определения характеристики продольной ультразвуковой волны (41), проходящей по пути внутри детали (30), и отличается тем, что измеряют (Е4) время прохождения продольной ультразвуковой волны (42), пропускаемой деталью (30), и измеряют время прохождения прошедшей волны (42) путем наблюдения начала волны (130, 160).1. A method for characterizing a part made of composite material (30), the method comprising the step of determining the characteristics of a longitudinal ultrasonic wave (41) passing along a path inside the part (30), and differs in that (E4) the transit time of the longitudinal ultrasonic wave is measured (42) passed by the part (30), and the transit time of the transmitted wave (42) is measured by observing the beginning of the wave (130, 160). 2. Способ характеризации по п. 1, в котором определяют скорость распространения продольной ультразвуковой волны (41) в детали (30) после прохождения пути в детали (30).2. The characterization method according to claim 1, wherein the propagation velocity of the longitudinal ultrasonic wave (41) in the part (30) is determined after passing the path in the part (30). 3. Способ характеризации по п. 1, в котором амплитуду прошедшей волны (42) также измеряют, чтобы определять затухание по всей длине или единице длины, которому продольная ультразвуковая волна (41) подвергается при прохождении в детали (30).3. The characterization method according to claim 1, in which the amplitude of the transmitted wave (42) is also measured to determine the attenuation along the entire length or unit of length to which the longitudinal ultrasonic wave (41) is exposed when passing through the part (30). 4. Способ характеризации по п. 1, дополнительно содержащий этап измерения (Е1) времени распространения ультразвуковой волны, прошедшей в отсутствие детали, и этап измерения (Е2, Е3) времен распространения ультразвуковых волн, отраженных соответственно первой лицевой стороной (31) детали и второй лицевой стороной (32) детали, чтобы определять размер детали (30), при прохождении продольной ультразвуковой волны (41), проходящей по пути в детали.4. The characterization method according to claim 1, further comprising the step of measuring (E1) the propagation time of the ultrasonic wave that passed in the absence of the part, and the measuring step (E2, E3) of the propagation time of ultrasonic waves reflected respectively by the first front side (31) of the part and the second the front side (32) of the part to determine the size of the part (30), when a longitudinal ultrasonic wave (41) is passing along the path into the part. 5. Способ характеризации по п. 1, осуществляемый для детали, изготовленной из 3D тканевого композитного материала.5. The method of characterization according to claim 1, carried out for parts made of 3D fabric composite material.
RU2015129071A 2012-12-17 2013-12-06 Method of characterizng part manufactured from composite material RU2642503C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1262155A FR2999714B1 (en) 2012-12-17 2012-12-17 PROCESS FOR CHARACTERIZING A PIECE OF COMPOSITE MATERIAL
FR1262155 2012-12-17
PCT/FR2013/052985 WO2014096617A1 (en) 2012-12-17 2013-12-06 Method for characterising a part made of a composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015129071A RU2015129071A (en) 2017-01-25
RU2642503C2 true RU2642503C2 (en) 2018-01-25

Family

ID=48083238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129071A RU2642503C2 (en) 2012-12-17 2013-12-06 Method of characterizng part manufactured from composite material

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10024822B2 (en)
EP (1) EP2932255B1 (en)
JP (1) JP6542125B2 (en)
CN (1) CN104870994B (en)
BR (1) BR112015014246B1 (en)
CA (1) CA2894588C (en)
FR (1) FR2999714B1 (en)
RU (1) RU2642503C2 (en)
WO (1) WO2014096617A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108896664B (en) * 2018-06-06 2020-06-09 浙江大学 Integrated detection method for sound velocity and attenuation coefficient in polymer
US11359918B2 (en) * 2020-07-24 2022-06-14 Olympus Scientific Solutions Americas Corp. Ultrasonic testing with single shot processing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515545A (en) * 1981-07-09 1985-05-07 Applied Polymer Technology, Inc. Control system for processing composite material
DE4233958A1 (en) * 1992-10-08 1994-04-14 Geotron Elektronik Rolf Kromph Ultrasonic testing of composite mineral building materials - using longitudinal wave with axial and radial component, and analysing mixture of component frequencies by rapid FFT
US5408882A (en) * 1991-06-24 1995-04-25 General Electric Company Ultrasonic device and method for non-destructive evaluation of polymer composites
US5824908A (en) * 1994-12-12 1998-10-20 Queen's University At Kingston Non-contact characterization and inspection of materials using wideband air coupled ultrasound
RU2280251C1 (en) * 2004-11-23 2006-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Method for controlling composition of two-phased composites

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930404A (en) * 1973-06-21 1976-01-06 Exxon Nuclear Company Inc. Inside diameter, outside diameter and wall tube gage
BE840456A (en) * 1975-04-22 1976-10-07 DEVICE FOR PRECISE MEASUREMENT OF THE DIMENSIONS OF AN OBJECT BY ULTRA-SOUND
DE2902017A1 (en) * 1979-01-19 1980-07-24 Krautkraemer Gmbh METHOD FOR COMPENSATING TEMPERATURE INFLUENCES ON THE SOUND SPEED IN A COUPLING LIQUID FOR THE ULTRASONIC TEST
US4404853A (en) * 1981-03-12 1983-09-20 Livingston Waylon A Method and apparatus for ultrasonic testing of tubular goods
SE425996B (en) * 1981-12-22 1982-11-29 Salomonsson Goeran SET AND DEVICE FOR GENERATING SHORT ULTRASONIC COUPLES
JPS60163643A (en) * 1984-02-07 1985-08-26 テルモ株式会社 Ultrasonic measuring method and apparatus
EP0398930A4 (en) * 1988-01-22 1991-10-16 Ronald A. Kline System for nondestructively determining composite material parameters
US5181421A (en) * 1988-01-22 1993-01-26 Board Of Regents Of The University Of Oklahoma Automatic monitoring of composite prepregs
US5009103A (en) * 1988-02-01 1991-04-23 Tokyo Keiki Co., Ltd. Ultrasonic thickness measuring method and apparatus
FR2646239B1 (en) * 1989-04-24 1991-08-16 Dassault Avions ACOUSTIC METHOD AND DEVICE FOR LOCATING DEFECTS IN THE MATERIAL CONSTITUTING A PART AND ACOUSTIC TRANSMITTER FOR USE IN THIS DEVICE
FR2654508B1 (en) * 1989-11-14 1992-02-21 Aerospatiale Ste Nat Indle DEVICE AND PROBE FOR MEASURING THE VARIATION IN DISTANCE SEPARATING BOTH FACES OF A MATERIAL LAYER USING ULTRASOUND.
US5072388A (en) * 1990-01-31 1991-12-10 Union Oil Company Of California Lined casing inspection method
US5170367A (en) * 1990-04-25 1992-12-08 The Expert System Technologies, Inc. Nondestructive determination of phase fractions of composite materials
US5201225A (en) * 1990-09-24 1993-04-13 Toyo Kanetsu K.K. Instrument for measuring thickness of coated plate and method thereof
US5156636A (en) * 1990-11-26 1992-10-20 Combustion Engineering, Inc. Ultrasonic method and apparatus for measuring outside diameter and wall thickness of a tube and having temperature compensation
JPH05172793A (en) * 1991-12-18 1993-07-09 Hitachi Ltd Acoustic characteristic value measuring device
JP3052532B2 (en) * 1992-01-21 2000-06-12 株式会社島津製作所 Ultrasonic transmission inspection equipment
JPH0749944B2 (en) * 1992-07-10 1995-05-31 工業技術院長 Simultaneous measurement of material thickness and sound velocity
US5448915A (en) * 1993-09-02 1995-09-12 Hughes Aircraft Company Method for improving the accuracy of ultrasonic thickness measurements by calibrating for surface finish
JP3468573B2 (en) * 1994-03-22 2003-11-17 積水化学工業株式会社 Defect inspection device for resin mortar composite pipe
US5596508A (en) * 1994-12-07 1997-01-21 Krautkramer-Branson, Inc. High resolution measurement of a thickness using ultrasound
US5661241A (en) * 1995-09-11 1997-08-26 The Babcock & Wilcox Company Ultrasonic technique for measuring the thickness of cladding on the inside surface of vessels from the outside diameter surface
FR2806801B1 (en) * 2000-03-23 2002-05-03 Snecma RESILIENCE EVALUATION METHOD OF A WELDED ASSEMBLY AND CORRESPONDING ANALYSIS APPARATUS MEASURING SURFACE ULTRASONIC WAVE SPEEDS
US6534964B1 (en) * 2000-09-22 2003-03-18 International Business Machines Corporation Apparatus and method for determining stiffness properties of an anisotropic electronic substrate using scanning acoustic microscopy
US6883376B2 (en) * 2001-01-23 2005-04-26 Wright State University Method for determining the wall thickness and the speed of sound in a tube from reflected and transmitted ultrasound pulses
US6634233B2 (en) * 2001-01-23 2003-10-21 Wright State University Method for determining the wall thickness and the speed of sound in a tube from reflected and transmitted ultrasound pulses
DE50305421D1 (en) * 2003-06-23 2006-11-30 Zumbach Electronic Ag Apparatus and method for calibration and ultrasonic measurement of cylindrical test samples
FR2866119B1 (en) * 2004-02-05 2006-09-15 Snecma Moteurs METHOD FOR MEASURING THE ADHESION OF A COATING ON A SUBSTRATE
US7426865B2 (en) * 2005-11-22 2008-09-23 General Electric Company Method for ultrasonic elastic modulus calculation and imaging
US7823451B2 (en) * 2008-05-06 2010-11-02 The Boeing Company Pulse echo/through transmission ultrasonic testing
US8161818B2 (en) * 2008-10-29 2012-04-24 Airbus Operations Gmbh Device for detecting a flaw in a component
FR2959817B1 (en) * 2010-05-10 2012-06-22 Snecma ULTRASONIC CONTROL METHOD OF A COMPOSITE PIECE.
US8857269B2 (en) * 2010-08-05 2014-10-14 Hospira, Inc. Method of varying the flow rate of fluid from a medical pump and hybrid sensor system performing the same
FR2972802B1 (en) * 2011-03-16 2013-09-20 Snecma NON-DESTRUCTIVE CONTROL SYSTEM, BY ULTRASOUND IN IMMERSION, OF PARTS
JP5755993B2 (en) * 2011-10-21 2015-07-29 理想科学工業株式会社 Ultrasonic sensor
FR2984505B1 (en) * 2011-12-19 2014-01-31 Snecma METHOD OF MEASURING ULTRASONIC ELASTIC PROPERTIES.
FR2993361B1 (en) * 2012-07-10 2014-08-01 Snecma METHOD FOR CHARACTERIZING AN OBJECT COMPRISING AT LEAST LOCALLY A SYMMETRY PLAN
CN102788738A (en) * 2012-09-03 2012-11-21 北京理工大学 Ultrasonic array detection method for multi-phase liquid density and concentration

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515545A (en) * 1981-07-09 1985-05-07 Applied Polymer Technology, Inc. Control system for processing composite material
US5408882A (en) * 1991-06-24 1995-04-25 General Electric Company Ultrasonic device and method for non-destructive evaluation of polymer composites
DE4233958A1 (en) * 1992-10-08 1994-04-14 Geotron Elektronik Rolf Kromph Ultrasonic testing of composite mineral building materials - using longitudinal wave with axial and radial component, and analysing mixture of component frequencies by rapid FFT
US5824908A (en) * 1994-12-12 1998-10-20 Queen's University At Kingston Non-contact characterization and inspection of materials using wideband air coupled ultrasound
RU2280251C1 (en) * 2004-11-23 2006-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Method for controlling composition of two-phased composites

Also Published As

Publication number Publication date
FR2999714A1 (en) 2014-06-20
JP6542125B2 (en) 2019-07-10
BR112015014246A2 (en) 2017-07-11
US20150330949A1 (en) 2015-11-19
CN104870994A (en) 2015-08-26
FR2999714B1 (en) 2016-01-15
EP2932255B1 (en) 2019-06-26
EP2932255A1 (en) 2015-10-21
JP2016503881A (en) 2016-02-08
CA2894588A1 (en) 2014-06-26
WO2014096617A1 (en) 2014-06-26
RU2015129071A (en) 2017-01-25
CA2894588C (en) 2020-11-10
BR112015014246B1 (en) 2021-02-23
CN104870994B (en) 2019-02-12
US10024822B2 (en) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3070467B1 (en) Ultrasonic test system, ultrasonic test method and method of manufacturing aircraft part
Yan et al. Ultrasonic imaging of full matrix capture acquired data for carbon fibre-reinforced polymer
JP6082023B2 (en) Method for measuring elastic properties using ultrasound
CN102636576A (en) Measuring method for delay and leading edge of sound-transmission-wedge surface wave probe
CN106596725A (en) Method for ultrasonic distinguishing of R-region defect of composite material structure
CN104833323A (en) Method for measuring the width of laser lapping welding seam by using reflected echo of S0 mode lamb wave
JP2008309564A (en) Interface inspection apparatus and interface inspection method
RU2642503C2 (en) Method of characterizng part manufactured from composite material
JP6671565B2 (en) Ultrasonic flaw detector
CA2725297A1 (en) Improved non-destructive ultrasonic testing with coupling check
JP5567472B2 (en) Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus
Athanassiadis et al. Broadband leaky Lamb waves excited by optical breakdown in water
KR102727365B1 (en) Ultrasonic sensor for residual stress measurement
RU2231054C1 (en) Method of determination of degree of polymerization of composite materials
JP3493941B2 (en) Ultrasonic probe
Takatsubo et al. Generation laser scanning method for visualizing ultrasonic waves propagating on 3-D objects
KR101398335B1 (en) A method for measuring material of steel sheet using the difference of velocities between the ultrasonic waves
JP2011203199A (en) Precise flaw detection method by utilization of sound absorbing material
Mihara et al. Ultrasonic inspection of rocket fuel model using laminated transducer and multi-channel step pulser
Jakevičius et al. Measurement of thickness of layer and sound velocity in multi-layered structure by the use of angular ultrasonic transducers
Gudimetla et al. Simulation of delaminations in composite laminates
Takatsubo et al. Visualization of ultrasonic waves scattered from rear defects by using a laser‐based imaging technique
Chu et al. Ultrasonic edge waves for damage detection in composite plate stiffeners
Kimura et al. Discussion on transmission and reception of shear vertical wave propagating along surface of test object
JP6440371B2 (en) Ultrasonic measuring apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner